JP2009214015A - 乾留と焼結による廃棄物の処理方法とその処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物を乾留し乾留ガスと無機物に熱分解、乾留ガスと焼結ガスを冷却しガスと油化物と水で回収し、無機物を焼結し固化物で回収。良質なガスと油化物と金属の溶出のない固化物の回収と、処理にともなう排ガスと排水の発生抑制を課題とする。
【解決方法】廃棄物を乾留槽１で乾留し乾留ガスと無機物に熱分解、乾留ガスは乾留ガス再加熱槽９で再熱分解し精製、乾留ガス冷却槽１０で冷却し、分離槽１５でガスと油化物と水に分離し回収する。無機物は酸化珪素の量を調整し、空気の流入を防止した焼結加熱槽１９に配置した炭素電極の間を移動させ加熱、酸化珪素と無機物中の金属でガラスの金属化合物を生成し急冷焼結、発生ガスは吸引冷却し固化物と焼結ガスに分離、焼結ガスは分離槽１５に導入、固化物は回収。有機物はガスと油化物で回収、水の再利用により、排ガスはなく、排水は廃棄物含水分と回収固化物含水分の差となり発生が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は廃棄物を乾留し、有機物の乾留ガスと無機物とし、ガスと油化物と固化物で回収する乾留と焼結による廃棄物の処理方法とその処理装置を提供する。

廃棄物には、複数種類のプラスチックが混交した廃棄物、木とプラスチックで作られた建材、プラスチックでコーティングされた紙、ゴムとカーボンと鉄線と種々の配合剤で組成されるタイヤ、ポリエチレンを多量含むアスベスト除去廃棄物など、廃棄物の種類と構成が様々で分離選別が難しい廃棄物、あるいは油もしくは溶出金属を含む土壌もしくは汚泥、溶出金属を含む焼却灰など無害化に費用のかかる廃棄物があり、これらは焼却処理もしくは最終処分場で埋立処理されている。

このうち焼却処理は、焼却時にダイオキシンなどの有害化合物の合成を防ぐため、焼却温度を有機物の分子分解温度である８００℃以上とし、二次合成を避けるため燃焼ガスを物質が合成しない温度である２００℃以下に急冷し排出するが、二酸化炭素を含む多量の燃焼ガスと煤塵を排出し、排ガスの高い焼却温度からの急冷と集塵などの排ガス処理施設が必要となり規模は大きくなる。また、この高い焼却温度は、鉛などの融点の低い揮散金属の微粒子を発生させ、焼却炉に付帯する発電用ボイラー煙管などの低温部に固着し機器障害を起し、さらに廃棄物の燃焼に必要な空気に含まれる窒素が加熱され窒素酸化物を生じ、高温下、揮散金属の微粒子と化合し水への溶解度の高い硝酸金属を生じるため、これを含む焼却灰や煤塵を費用をかけ溶融処理している。

一方、埋立処分は最終処分地の適地が少なく、次第に遠隔化し輸送費を含めた処理費用が増加し、また、埋立による被圧熱で経年的に樹脂類が分解、それがシュレッダーダストなどの溶出金属を含む廃棄物の梱包材であれば、この分解により最終処分地の湧出水に金属が溶出する。廃棄物の処理は、輸送費をかけず廃棄物発生場所の近傍で、多様な廃棄物を排ガスと排水の発生を抑制しながら、安定的に処理する小規模な装置が望まれ、この状況下、乾留と焼結に関する廃棄物の処理技術は公開されている。

例えば、特許文献１には廃棄物の乾留炉を過熱蒸気を媒体とする流動床炉とし、過熱蒸気を熱源に、空気を流入させず乾留、乾留ガスは乾留炉の内壁を構成する多孔質隔壁で濾過し発生する未分解物やカーボンを除去、取出した乾留ガスの一部を過熱蒸気製造のための燃料として使用するものである。

また、特許文献２には、焼却灰に自燃材としてのカーボンと、結合材としてのセメントとベントナイトを水で混練し生ペレットを製造、これを９００〜１３００℃で加熱、焼却灰に含まれる有害物を熱分解により無害化するものである。

特開２００５―１２０２１１号公報 特開平１０―０５７９９０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された発明においては、高温高圧の過熱蒸気を乾留熱源としており、過熱蒸気が乾留ガスの圧力変化を大きくし、且つ高い圧力が蒸発を遅らすため、処理量に対応する装置規模が大きくなる。また、乾留は熱分解のみではタール状物質が残留する廃棄物があり、多孔質隔壁での濾過は難しい。

また、上述の特許文献２に開示された発明においては、焼却灰と自燃材と結合材の混練により製造した生ペレットを高温加熱、有害物を熱分解で無害化し併せて水和固化反応を加熱で促進し凝縮焼結するものであるが、処理対象の焼却灰の量より処理物である焼結物の量が増え、また、加熱により有害物を熱分解し無害化、水和固化反応で凝縮固縛するものであり、経年変化で固縛が解けた時に再合成により有害物に戻るおそれがある。

本発明は、乾留と焼結を連携し、廃棄物を乾留し乾留ガスと無機物に熱分解、乾留ガスと焼結ガスからガスと油化物を回収、無機物は加熱しガラスの金属化合物とし、冷却による焼結ガスの固化物を含め金属の溶出のない固化物を回収するものである。乾留ガスは廃棄物中の有機物の種類と量と温度で、焼結ガスは無機物の量と温度でそれぞれ圧力が変化、小規模な装置でこの変化に対応し良質なガスと油化物を回収するには、ガスの圧力変化を吸収調整すること。また、無機物を金属の溶出がなく、溶出性の金属に再生成されない固化物で回収するには、無機物の性状に合ったガラスの金属化合物の生成と、溶出性金属を再生成しない処理とすること。さらに冷却や回収に使用する水を再利用し、排水を発生を抑制することが課題となる。

本発明の請求項１に記載の乾留と焼結による廃棄物の処理方法は、廃棄物を加熱乾留し乾留ガスと無機物に熱分解。乾留ガスの圧力を大気圧より高い圧力に設定し圧力を調整、乾留ガスへの空気の流入による爆燃を防ぎ、緩やかな圧力変化の下で安定した時間と温度で乾留ガスを再加熱。再熱分解した乾留ガスは２００℃以下に水冷、乾留ガスに有害な塩化水素ガス、亜硫酸ガスが含まれる場合は、この冷却水に置換剤の酸化マグネシュウムを混入し、各々無害な塩化マグネシュウム、硫酸マグネシュウムに置換え、グラスウールやタイヤの配合剤の亜鉛華などの回収不要物とともに、加熱脱水し濃縮除去する。

焼結は、乾留により分離された無機物を、通電し発熱した黒鉛電極の間を移動させながら加熱し、無機物に含まれる酸化珪素と金属でガラスの金属化合物を生成し水冷焼結するが、この方法による場合、ガラスの金属化合物の生成は無機物の酸化珪素含有量により異なり、酸化珪素含有量の多いアスベストは液層状のガラスの金属化合物となり移動落下せず、また、酸化珪素含有量の少ない土壌もしくは焼却灰には一部にしかガラスの金属化合物を生成しない。したがって、酸化珪素含有量が多い無機物にはカーボン粉末を添加し、酸化珪素含有量が少ない無機物にはガラス粉末で酸化珪素を補給し酸化珪素の量を調整、撹拌混合し加熱、生成したガラスの金属化合物を冷却水に落下させ急冷焼結する。加熱により、無機物に含まれる融点が加熱温度以下で沸点が加熱温度以上の金属の揮散微粒子、無機物に含まれる水分、有機物の乾留残渣、低沸点の物質で構成されるガスが発生するが、このガスを吸引し、急冷焼結するガラスの金属化合物とともに２００℃以下に水冷し、固化物を冷却水に沈澱させ焼結ガスと分離する。

再加熱し水冷した乾留ガスは、さらに１００℃以下に再冷却、水冷し沈殿物と分離した焼結ガスも１００℃以下に再冷却し、乾留ガスとともにガスと油化物と水に分離し、ガスと油化物を回収する。

焼結ガスと分離した沈澱物は、水とともに抽出し加熱脱水し、含水率を調整して回収、加熱で蒸発した水は冷却し回収することにより、ガスの圧力変化を調整し良質なガスと油化物を回収、無機物を金属の溶出のない固化物で回収する作用となる。

請求項２に記載の再加熱は、廃棄物中のポリマー分子構成の有機物は乾留により、モノマーから三量体程度の分子構成に熱分解されるが、この分子構成においてタール状物質となる廃棄物があり、アクリルまたはアクロレインなどの使用機器に機能障害を起す物質を含むため、これを６００〜８００℃でさらに再加熱し再熱分解するもので、これにより乾留ガスは精製され、良質のガスと油化物を回収する作用とする。

請求項３に記載の乾留ガスの圧力の調整は、蒸気を乾留ガスに圧入する注入管の口径を、乾留ガスの量が少なく設定圧力より圧力が低い時は注入管から蒸気が圧入され、乾留ガス量が多くなり圧力が設定圧力を越え、乾留ガスが蒸気供給側に圧入しようとする時に発生する静圧が動圧を超える口径とすることにより、乾留ガスの設定圧力は保たれ、乾留ガスへの空気流入による爆燃は防止され、乾留ガスの圧力変化が緩やかになり安定した再加熱時間と再加熱温度で乾留ガスを精製する作用とする。

請求項４に記載の乾留と焼結による廃棄物の処理装置は、 乾留槽で廃棄物を乾留し乾留ガスと無機物に熱分解、乾留ガスの圧力を調整し、乾留ガスを乾留ガス再加熱槽で安定した再加熱時間と再加熱温度で再加熱。再加熱により再熱分解した乾留ガスを、ノズルからの水の噴射で生じる圧送エネルギーと噴射エネルギーの差を利用し噴出水で吸引冷却、二重槽の乾留ガス冷却槽の内槽に導入し、２００℃以下にする。乾留ガスに有害物が含まれる場合は、この冷却水に置換剤を混入し無害物に置換え、燃料不要物とともに定期的に乾留ガス冷却槽の水を固化物回収槽に導入、加熱脱水し濃縮除去する。

乾留槽で熱分解した無機物は酸化珪素量を調整し焼結加熱槽に導入、黒鉛棒の回転で無機物を黒鉛電極の間で移動させながら加熱、ガラスの金属化合物を生成し焼結冷却槽の冷却水に落下させ急冷焼結する。加熱により発生するガスは焼結加熱槽側壁下部の排出口から噴出水で吸引排出し、焼結冷却槽でガラスの金属化合物とともに水冷、固化物を冷却水に沈澱させ焼結ガスを分離する。

乾留ガス冷却槽で冷却した乾留ガスと焼結冷却槽で分離した焼結ガスは、圧送水で駆動するジェットポンプで定量吸引、駆動用水で１００℃以下に再冷却し、分離槽に導入する。分離槽に導入された乾留ガスと焼結ガスは、ガスの水分が水となり、ガスはその沸点と融点によりガスと油化物に別れ、ガスは分離槽上部に滞留、油化物は水面に浮上、ガスは圧力差でガス回収貯留槽へ、油化物は水位差で油水分離槽に回収する。

請求項４に記載の乾留と焼結による廃棄物の処理装置の水は、廃棄物の水分と乾留ガス圧力調整用の蒸気と乾留ガス冷却槽の噴出水の一部が乾留ガス冷却槽に湛水。乾留ガス冷却槽で水冷した乾留ガスと焼結冷却槽で水冷分離した焼結ガスは、各々圧送水で駆動するジェットポンプで吸引冷却され駆動用水とともに分離槽に湛水。湛水した水は外槽の設定水位から溢水させ回収する。

溢水させた水は水位と水量調整のため水位調整槽に一旦貯留し、さらに貯留水槽に貯留し安定水位とし、乾留ガスの圧力調整用蒸気用水と焼結冷却槽の水冷による蒸発補給水に水位差で給水、乾留ガス冷却槽の噴出水と焼結加熱槽の噴出水はポンプで圧送する。冷却のために一定水温が必要なジェットポンプの駆動用水は、冷却により熱量の蓄積した水位調整槽の水を、貯留水冷却槽で冷却し使用、併せて乾留ガス圧力調整用の余剰蒸気と固化物回収槽の発生蒸気を冷却回収することにより、発生排水は廃棄物の含水分と回収固化物の含水分の差となる。一方、乾留ガスと焼結ガスがガスと油化物と水で回収され排出ガスはない。これにより排ガスの発生はなく排水は抑制され、ガスの圧力を調整しながら、良質なガスと油化物と金属の溶出のない固化物を回収する作用となる。

請求項５に記載の乾留ガス冷却槽では、乾留ガスを吸引冷却するジェットポンプが、駆動用水の送水圧により吸引流体の比重量に応じ定量吸引となるため、吸引量を乾留ガスの時間発生最大量で設定する。これにより発生ガス量が少ない時は、乾留ガス再加熱槽のガスを吸引し未分解物を発生、これを避けるため二重槽である乾留ガス冷却槽の内槽にガスを導入し、ジェットポンプの定量吸引による乾留ガス冷却槽の圧力変化を内槽の水位変化に連動する外槽の水位変化で吸収、圧力変化を乾留ガス再加熱槽に及ぼさない作用とし、分離槽では乾留ガスと焼結ガスの量による圧力変化を、二重槽である分離槽の内槽の水位変化に連動する外槽の水位変化で吸収し水位変動巾を縮小、上部に滞留するガスを圧力差で、水に浮上した油化物を水位差で、増加する水は外槽の設定水位からの溢水で円滑に回収する作用とする。

請求項６に記載のガス回収貯留槽は、ガス回収時には二重槽であるガス回収貯留槽の外槽の水をポンプで抽出し、内槽の水位を下げ分離槽の上部に滞留したガスを吸引し貯留する作用とし、ガス使用時にはポンプで外槽に水を圧入し、内槽の水位を上げガス使用機器に必要な圧力に加圧する作用とする。

請求項７に記載の焼結加熱槽は、高温保熱と空気の流入による高温下の黒鉛の酸化損耗を防ぐため断熱材と黒鉛板で構成した外槽と、外槽の内側に黒鉛板で構成した内槽を設け、内槽の中に黒鉛電極と黒鉛棒を交互に間隔を置き複数段配置、黒鉛棒の回転により酸化珪素の量を調整した無機物を移動させながら加熱、無機物が黒鉛電極上に滞留し含まれる金属で発生する過電流による黒鉛電極の損傷を防ぐとともに、黒鉛板と黒鉛電極と黒鉛棒ごと内槽を一体で取り出すことにより維持補修を容易にし、小規模装置で短時間に安定した焼結ができる作用とし、焼結加熱槽の下部に加熱により生成するガラスの金属化合物と発生ガスを導入し冷却する焼結冷却槽を配置、焼結加熱槽と焼結冷却槽を相互に通気させ、焼結冷却槽での焼結ガスの圧力を調整することにより空気の流入を防ぎ、外殻と内殻を構成する黒鉛の酸化損耗防止と、加熱で発生するガスに含まれる揮散金属微粒子の高温下での空気中の窒素による溶出性の硝酸金属への生成を防ぐことによって、金属の溶出しない固化物を回収する作用とする。

請求項８に記載の焼結冷却槽は、焼結加熱槽からのガラスの金属化合物と加熱により発生するガスを二重槽である焼結冷却槽の内槽に導入し冷却、沈澱物と分離した焼結ガス量とジェットポンプの定量吸引による圧力変化を、内槽の水位変化に連動する外槽の水位変化で吸収し、焼結加熱槽を含む焼結冷却槽内への空気の流入、もしくは焼結ガスの漏出を防ぐ作用とする。

本発明で回収するガスと油化物は、ポリエチレンのみを多量含むアスベスト除去廃棄物やポリプロピレンのみで構成される容器コンテナのように、オレフィン樹脂のみであれば熱量８０００〜９０００Ｋｃａｌ／ｋｇの低粘度の清澄油化物で回収できるが、乾留のみではタール状物質を発生するスチレン樹脂、ビニール樹脂、もしくはこれらが混入するプラスチック廃棄物の油化物は、カーボン微粒子の混入した高粘度の黒色油化物となり粘度調整を要し、また、スチレン樹脂の未分解物の一部が使用機器に機能障害を起すため、高温再加熱により熱量５０００〜７０００Ｋｃａｌ／ｋｇのガスで回収する。なお、加熱で結晶炭素となる硬質塩化ビニールや沸点温度の高いシリコン樹脂は乾留の対象とはしない。タイヤなどのゴム類は、これを組成するイソプレンの沸点が低く、常温冷却で熱量８０００〜９０００Ｋｃａｌ／ｋｇのガスで回収、タイヤは乾留で炭素と配合剤の一部が残留、焼結加熱槽にそのまま導入し加熱、回収する。油脂類は加熱乾留のみではタール状物質を発生し、含まれるグリセリンがアクロレインとなり使用機器に機能障害を起すため高温再加熱により、熱量５０００〜７０００Ｋｃａｌ／ｋｇのガスで回収する。

本発明の焼結は乾留で熱分解した無機物を解砕し粉体とし、ガラス粉末もしくはカーボン粉末で無機物の酸化珪素量を調整する。したがって、土壌に含まれる砂礫やタイヤのスチールコードなどの、乾留時の解砕で粉体にできない無機物を乾留前に除去するか、もしくは乾留槽で除去する。焼結の態様は様々であり微細な針状先端が有害とされるアスベストは、針状先端が高温で丸く変形し無害化され添加したカーボンとともにガラスの金属化合物を生成、硝化物を主に硫化物、塩化物による溶出金属は加熱により硝酸、硫酸、塩酸が金属から分離、金属を含む分離物質は硝酸を除きガラス化合物となる。焼結加熱で発生するガスには揮散金属の微粒子が含まれるが、硝酸金属が多量含まれ熱分解で分離された硝酸で硝酸金属を生成する場合を除き、空気の乏しい雰囲気下の焼結では土壌環境基準を越える溶出性の硝酸金属の生成はない。また、無機物の含有量は廃棄物により様々であり、一定量に達してから加熱するため、乾留と焼結は連携しても連動せず、焼結休止中の固化物回収槽に、水に溶解した有害物の無害化物質や混入した回収不要物を水とともに導入し、加熱し濃縮除去し、回収再利用する水の淨化を併行しておこなうことができる。

本発明の実施例を図により説明する

以下に本発明の実施の形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理方法について図１を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理方法の構成図である。図１において乾留と焼結による廃棄物の処理方法は乾留槽１、蒸気供給槽２、乾留槽底部の網３、乾留解砕槽４、連結配管５、添加物供給槽６、バルブ７、無機物供給槽８、乾留ガス再加熱槽９、乾留ガス冷却槽１０、貯留水槽１１、ノズル１２、貯留水冷却槽１３、ジェットポンプ１４、分離槽１５、ポンプ用水槽１６、ガス回収貯留槽１７、油水分離槽１８、焼結加熱槽１９、焼結冷却槽２０、ノズル２１、ジェットポンプ２２、バルブ２３、固化物回収槽２４、水位調整槽２５で構成する。乾留槽１には処理の都度、設定した量の廃棄物を投入、蒸気供給槽２より蒸気を圧入し乾留ガスの圧力を調整しながら加熱する。加熱により水は発泡しながら蒸発、有機物も溶解し発泡しながら蒸発し廃棄物から分離する。水と有機物の分離の進んだ廃棄物は、乾留槽底部の網３に砂礫などの解砕できない物を残留させ、スクリュウコンベヤを装着した乾留解砕槽４に導入、加熱しながらスクリュウコンベヤを前後に回転させ撹拌解砕、併せて発泡による蒸発を促進する。乾留解砕槽４ではポリエチレンやポリプロピレンなどの粘度の高い融解物が一時的に乾留解砕槽４を閉塞することがあり、先端部に乾留槽１との連結配管５を設け部分的な昇圧を防ぐ。蒸発終了により乾留槽１と乾留解砕槽４の温度は上昇、設定温度以上になった時点で加熱を停止し、蒸気供給槽２より蒸気の送入をつづけ、ジェットポンプ１４を作動しながら乾留槽１と乾留解砕槽４の温度が１００℃前後になった時点で、添加物供給槽６からガラスもしくはカーボン粉末を乾留解砕槽４に供給し無機物に添加、スクリュウコンベヤで撹拌混合後、バルブ７を開き無機物供給槽８に導入してから、乾留槽底部の網３に残留した解砕できない物を除去し、次の廃棄物を設定量、乾留槽１に投入する。

乾留槽１の乾留ガスには、蒸気供給槽２より蒸気を圧入し圧力を調整しながら乾留ガス再加熱槽９に導入し、乾留ガスを設定した再加熱温度で加熱する。乾留ガス再加熱槽９で再加熱した乾留ガスは、二重の槽で構成する乾留ガス冷却槽１０の内槽に設けたノズル１２に貯留水槽１１からポンプで圧送した水を噴出させ吸引冷却、２００℃以下とし貯留水冷却槽１３から圧送した水で駆動するジェットポンプ１４で定量吸引、定量吸引による圧力変化を内槽の水位変化に連動する外槽の水位変化で吸収し、ジェットポンプ１４の駆動用水と混合冷却、１００℃以下とし、二重槽である分離槽１５の内槽に導入する。

１００℃以下となった乾留ガスは分離槽１５の内槽で水の蒸気は水に、ガスはその融点と沸点により油化物とガスになり、油化物は水に浮上、ガスは上部に滞留する。内槽とポンプとポンプ用水槽１６を装着した外槽の二重の槽で構成したガス回収貯留槽１７の外槽の水をポンプで抽出し、内槽の水位を下げ分離槽１５からガスを吸引、ガス使用時にはポンプで外槽に水を圧入し内槽の水位を上げガス使用機器に適合する圧力に加圧する。油化物はオイルゲージで浮上水位を確認し、内槽より抽出、油水分離槽１８に送り回収する。

酸化珪素の量を調整後、無機物供給槽８に導入した無機物は、焼結加熱槽１９に導入し加熱、酸化珪素と無機物に含まれる金属でガラスの金属化合物を生成し、焼結冷却槽２０底部の冷却水に落下させ急冷焼結。加熱により発生するガスは焼結加熱槽１９に設置したノズル２１で貯留水槽１１からポンプで圧送した水を焼結冷却槽２０の内槽に向け噴出させ吸引、ガラスの金属化合物と併せ沈澱物と蒸気を含む焼結ガスに分離する。焼結冷却槽２０の焼結ガスは貯留水冷却槽１３から圧送した水で駆動するジェットポンプ２２で吸引し、駆動用水と混合冷却、１００℃以下とし分離槽１５に導入。沈澱物は一定量沈澱後、バルブ２３を開け固化物回収槽２４へ導入、加熱し水分を蒸発除去、予定含水量で回収し、発生蒸気は貯留水冷却槽１３に送り水で回収する。

使用する水は、乾留槽１で発生した乾留ガスに廃棄物の水分が蒸気で含まれ、この乾留ガスに蒸気供給槽２からの圧力調整用の蒸気を加え乾留ガス再加熱槽９で再加熱する。再加熱した乾留ガスは乾留ガス冷却槽１０に設けたノズル１２の噴出水で２００℃以下に水冷し、水となった蒸気と噴出水の一部が乾留ガス冷却槽１０に湛水する。乾留ガス冷却槽１０で２００℃以下に水冷された乾留ガスはジェットポンプ１４の駆動用水で１００℃以下に混合冷却され、分離槽１５で水に戻り駆動用水を含む水量と、焼結冷却槽２０の焼結ガスがジェットポンプ２２の駆動用水で１００℃以下に冷却され分離槽１５で一部が水に戻り、駆動用水を含む水量が分離槽１５に湛水する。湛水し増加する乾留ガス冷却槽１０と分離槽１５の水は外槽から溢水させ水位調整槽２５に一旦貯留、この水を同一水位で通水する貯留水槽１１と貯留水冷却槽１３に導入し貯留。貯留水槽１１の水は蒸気供給槽２の蒸気用水、焼結冷却槽２０の発生蒸気の補給水、ノズル１２とノズル２１の噴流水に使用し、貯留水冷却槽１３の水は、水温調整の必要なジェットポンプ１４とジェットポンプ２２の駆動用水に使用するとともに、蒸気供給槽２の余剰蒸気と固化物回収槽２４の蒸気を導入し冷却、水で回収する。なお、乾留ガスの圧力変化が大きい場合は、油化物は分離槽１５の内槽のほか乾留ガス冷却槽１０、焼結冷却槽２０、水位調整槽２５に浮上するため、オイルゲージを設け油化物浮上を確認し、油水分離槽１８に回収する。

以下に本発明の実施の形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理方法のうち、乾留槽への蒸気供給方法について図２を参照しながら説明する。図２は本発明の実施形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理方法のうち、乾留槽への蒸気供給方法の構成図であり供給蒸気量の調整にかかる蒸気の注入管と排出管および水位調整管の構成図である。

図２において乾留槽への蒸気供給方法は乾留槽１、蒸気供給槽２、貯留水槽１１、乾留槽１への蒸気注入管２６、バルブ２７、水位調整管２８、蒸気排出管２９、連結管３０、用水供給管３１で構成する。乾留槽１は乾留ガス量で圧力が変化するため、大気圧より高い圧力を設定、設定圧力より低い時は、貯留水槽１１から蒸気供給槽２に蒸発分を用水供給管３１で水位差により給水し加熱、蒸気を発生させ乾留槽１に圧入。乾留ガスが設定圧力を超える時には、蒸気が乾留槽１に圧入せず且つ乾留ガスが蒸気供給槽２に圧入しないように、乾留槽１への蒸気注入管２６の口径を、乾留ガスの圧入による静圧が動圧を超える口径にバルブ２７で調整する。これにより蒸気供給槽２の圧力は上昇し蒸発水面は下がる。この蒸発水面の位置に設けた蒸気を排出する蒸気排出管２９と上部を開放した水位調整管２８で水位を調整し、蒸発供給槽２の圧力を乾留槽１に対応した圧力に調整する。なお、水位調整管２８と蒸気排出管２９は連結管３０で連結し、蒸気排出管２９の水を水位調整官２８に排除し、排出した蒸気は貯留水冷却槽１３に送り冷却し、水で回収する。

以下に本発明の実施の形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理方法のうち無機物の焼結方法について図３を参照しながら説明する。図３は本発明の実施形態にかかる乾留と焼結による無機物の焼結方法のうち、無機物の供給、焼結、回収方法の構成図であり、焼結にかかる無機物供給槽と焼結加熱槽と焼結冷却槽の構成図である。

図３において無機物の焼結方法は、無機物供給槽８、貯留水槽１１、貯留水冷却槽１３、分離槽１５、焼結加熱槽１９、焼結冷却槽２０、ノズル２１、ジェットポンプ２２、バルブ２３、固化物回収槽２４、無機物供給器３２、無機物排出口３３、スクレーパー３４、無機物落下口３５、黒鉛板３６、黒鉛電極３７、黒鉛棒３８、焼結加熱内槽３９、黒鉛板４０、外被ステンレス板４１、超高温用ガラス繊維断熱材４２、焼結加熱外槽４３、駆動歯車４４、焼結物落下口４５、揮散金属とガスの排出口４６、バルブ４７で構成する。酸化珪素の量を調整し撹拌混合した無機物は、一列に配置した複数の無機物排出口３３と、スクレーパー３４を装着し無機物供給槽８の中に配備した無機物供給器３２に導入する。導入時、無機物供給器３２を無機物排出口３３を上向に搖動させ、無機物供給器３２の各部位の貯留量を平準化し、一定量貯留後、回転で無機物を排出し、スクレーパー３４で掻寄せ複数の無機物落下口３５から焼結加熱槽１９に導入する。焼結加熱槽１９は、外殻を黒鉛板３６で覆い内部に黒鉛電極３７と黒鉛棒３８とを交互に間隔を置き複数段配置、一体で取出すことのできる焼結加熱内槽３９と、この焼結加熱内槽３９を黒鉛板４０で覆い、外被ステンレス板４１との間に超高温用ガラス繊維断熱材４２を充填した焼結加熱外槽４３で構成する。焼結加熱内槽３９に落下した無機物は、通電により発熱した固定黒鉛電極３７と、これより熱を受け端部に装着した駆動歯車４４で黒鉛電極方向に回転する黒鉛棒３８が交互に複数段配置された焼結加熱内槽３９を、加熱されながら移動しガラスの金属化合物に生成され、焼結物落下口４５から焼結冷却槽２０に落下する。

加熱により発生するガスは、焼結加熱外槽４３の超高温用ガラス繊維断熱材４２の中を通し貯留水槽１１からポンプで圧送した水を、複数配置したガスの排出口４６に設置したノズル２１から、上部を焼結加熱槽１９とした二重の槽の焼結冷却槽２０の内槽へ噴出させ吸引排出する。焼結冷却槽２０の内槽に導入されたガラスの金属化合物とガスとこれを吸引する噴出水は、水冷により蒸気を発生し、固化物は焼結冷却槽２０底部の冷却水に沈澱、２００℃以下に冷却された蒸気を含む焼結ガスが分離される。焼結冷却槽２０の焼結ガスの量による圧力変化と、貯留水冷却槽１３から圧送した水で駆動するジェットポンプ２２の定量吸引による圧力変化を、内槽の水位の上下に連動する外槽の水位変化で吸収、焼結ガスをジェットポンプ２２の駆動用水と混合冷却し、１００℃以下に冷却、分離槽１５の内槽に導入する。

焼結冷却槽２０の底部の沈澱物は、一定量沈澱後バルブ２３を開け固化物回収槽２４へ導入、加熱により水分を蒸発除去し、予定含水量で回収、発生蒸気は貯留水冷却槽１３に導入し水で回収する。無機物供給槽８の無機物が一定量に達する間、焼結休止による焼結冷却槽２０の内槽の圧力低下には、外槽の水を内槽に吸引し内槽の水位を上昇させる。焼結終了時には焼結加熱槽１９の温度が上昇、黒鉛電極３７への通電を停止し常温復帰後、バルブ４７を開け空気を流入させ水位を戻し、焼結開始には固化物回収槽２４からバルブ４７を介し無機物供給槽８へ蒸気を吹込み、空気とともにジェットポンプ２２で排除した後、黒鉛電極に通電してから焼結を開始する。

以上に説明において、本実施形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理方法においては、乾留ガスと焼結ガスを冷却し良質のガスと油化物で回収、無機物はガラスの金属化合物に焼結し、焼結ガスの冷却固化物とともに沈澱させ、金属の溶出のない固化物で回収、排ガスはなく排水も抑制された、小規模で様々な種類の廃棄物が安定的に処理できる乾留と焼結による廃棄物の処理方法となる。

次に図４を参照しながら本発明の実施の形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理装置について説明する。本実施形態は先に説明した乾留と焼結による廃棄物の処理方法を装置として捉えるものである。既に図１、図２、図３を参照して方法の発明について説明した際に、その方法についても実質的には説明したと考えられるが理解を容易にするために再度フロー図を参照しながら説明するものである。

図４は本発明の実施の形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理装置のフロー図である。図４においてステップＳ―１は廃棄物を加熱乾留、乾留ガスと無機物に分離する手段である。ステップＳ―２はステップＳ―１で分離した乾留ガスに圧力調整用の蒸気を注入、再加熱し再熱分解したガスを噴出水で吸引冷却、２００℃以下とし、これをジェットポンプで吸引冷却、１００℃以下としガスと油化物と水に分離回収する手段である。ステップＳ―３はステップＳ―１で分離し、酸化珪素の量を調整した無機物を黒鉛電極で移動加熱、ガラスの金属化合物とし冷却水に落下させ急冷焼結、加熱により発生するガスを吸引冷却し、沈殿物と焼結ガスに分離、焼結ガスは２００℃以下とし、さらにジェットポンプで吸引し混合冷却、１００℃以下としステップＳ―２のガスと油化物と水に分離する工程に導入する手段と、沈澱物を加熱し含水率を調整しながら、水分を蒸気で除去する手段である。ステップＳ―４はステップＳ―２の乾留ガスを噴出水で吸引冷却する工程と、乾留ガスをガスと油化物と水に分離する工程に湛水する水を溢水させ水位を調整、相互に通水する貯留槽と貯留冷却槽に貯留し、貯留槽からは蒸気発生用水、吸引冷却用の噴出水と冷却補給水を、貯留冷却槽からは温度調整が必要なジェットポンプの駆動用水を給水することにより、水を回収再利用する手段である。以上説明した本実施形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理装置も先に説明した乾留と焼結による廃棄物の処理方法と同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理方法の構成図であ る。 本発明の実施形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理方法のうち、乾留 槽への蒸気供給方法の構成図である。 本発明の実施形態にかかる乾留と焼結による無機物の焼結方法のうち、無機 物の供給、焼結、回収方法の構成図である。 本発明の実施の形態にかかる乾留と焼結による廃棄物の処理装置のフロー図 である。

符号の説明

１：乾留槽
２：蒸気供給槽
３：乾留槽底部の網
４：乾留解砕槽
５：連結配管
６：添加物供給槽
７：バルブ
８：無機物供給槽
９：乾留ガス再加熱槽
１０：乾留ガス冷却槽
１１：貯留水槽
１２：ノズル
１３：貯留水冷却槽
１４：ジェットポンプ
１５：分離槽
１６：ポンプ用水槽
１７：ガス回収貯留槽
１８：油水分離槽
１９：焼結加熱槽
２０：焼結冷却槽
２１：ノズル
２２：ジェットポンプ
２３：バルブ
２４：固化物回収槽
２５：水位調整槽
２６：乾留槽１への蒸気注入管
２７：バルブ
２８：水位調整管
２９：蒸気排出管
３０：連結管
３１：用水供給管
３２：無機物供給器
３３：無機物排出口
３４：スクレーパー
３５：無機物落下口
３６：黒鉛板
３７：黒鉛電極
３８：黒鉛棒
３９：焼結内槽
４０：黒鉛板
４１：外被ステンレス板
４２：超高温用ガラス繊維断熱材
４３：焼結外槽
４４：駆動歯車
４５：焼結物落下口
４６：揮散金属とガスの吸出口
４７：バルブ

Claims (8)

1. 廃棄物を加熱し乾留ガスと無機物に熱分解する乾留工程と、乾留工程からの乾留ガスを再加熱し再熱分解した乾留ガスを水冷する工程と、乾留工程からの無機物を加熱し無機物中の酸化珪素と金属でガラスの金属化合物を生成し水冷焼結、加熱により発生するガスを吸引水冷し、焼結ガスと沈澱物に分離する工程と、乾留ガスと焼結ガスを再水冷しガスと油化物と水に分離、ガスと油化物を回収する工程と、焼結ガスと分離した沈澱物を水とともに抽出、加熱脱水し固化物を回収する工程よりなることを特徴とする乾留と焼結による廃棄物の処理方法。
2. 前記再加熱は、乾留ガスを再加熱、再熱分解し乾留ガスを精製しガスと油化物を回収することを特徴とする請求項１記載の乾留と焼結による廃棄物の処理方法。
3. 前記乾留と再加熱では、乾留ガスの圧力を大気圧より高く設定し、乾留ガスの圧力が設定した圧力より低い時は、水を加熱し発生させた蒸気を圧入し昇圧させ、乾留ガスの圧力が設定した圧力を越える時は蒸気の注入を停止するとともに、乾留ガスの蒸気供給側への圧入を防止することにより乾留ガスの圧力調整をおこなうことを特徴とする請求項１または２に記載の乾留と焼結による廃棄物の処理方法。
4. 廃棄物を加熱し乾留ガスと無機物に熱分解する乾留槽と、乾留槽からの乾留ガスを再加熱し再熱分解する乾留ガス再加熱槽と、再熱分解した乾留ガスを水冷する乾留ガス冷却槽と、乾留槽からの無機物を加熱し無機物中の酸化珪素と金属でガラスの金属化合物を生成し水冷焼結、加熱により発生するガスを吸引排出する焼結加熱槽と、焼結加熱槽からのガラスの金属化合物と加熱により発生するガスを水冷し、焼結ガスと沈澱物に分離する焼結冷却槽と、乾留ガスと焼結ガスを再水冷しガスと油化物と水に分離する分離槽と、分離槽からのガスを回収するガス回収貯留槽と油化物を回収する油水分離槽と、焼結冷却槽の沈澱物を水とともに抽出し加熱脱水、固化物を回収する固化物回収槽を設けたことを特徴とする乾留と焼結による廃棄物の処理装置。
5. 前記乾留ガス冷却槽と分離槽は、設定水位に水を満たし底部で相互に通水する上部を閉じた内槽と上部を開放した外槽の二重の槽とし内槽にガスを導入、ガスの定量吸引による圧力変化を内槽の水位変化に連動する外槽の水位変化で吸収し、圧力変化を小さくする手段を設け、分離槽では導入されるガスの量による圧力変化を、内槽の水位変化に連動する外槽の水位変化で吸収し、変動巾を縮小する手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の乾留と焼結による廃棄物の処理装置。
6. 前記ガス回収貯留槽は、水を満たし底部で相互に通水する上部を閉じた内槽と上部を閉じポンプとポンプ用水槽を設けた外槽の二重の槽とし、外槽のポンプで内槽の水を吸引し減圧、内槽に水を注入し加圧する手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の乾留と焼結による廃棄物の処理装置。
7. 前記焼結加熱槽は、空気の流入を防いだ焼結加熱槽に配置した黒鉛電極の間を無機物を移動させながら加熱し、ガラスの金属化合物を生成、焼結冷却槽に落下させ水冷焼結、加熱による発生ガスは焼結加熱槽に設けた排出口から焼結冷却槽に排出する手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の乾留と焼結による廃棄物の処理装置。
8. 前記焼結冷却槽は、上部を焼結加熱槽とし相互に通気する内槽と蒸発分の水を補給し設定水位に水を満たし、底部で相互に通水する上部を開放した外槽の二重の槽とし、焼結加熱槽からのガラスの金属化合物と発生ガスを冷却し、焼結ガスと沈澱物に分離する手段と、ガスの圧力変化を、内槽の水位変化に連動する外槽の水位変化で吸収する手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の乾留と焼結による廃棄物の処理装置。